CN113057004B - 农业用的喷洒范围可调节环保型施肥设备 - Google Patents

Abstract

本发明属于农业施肥设备技术领域，具体涉及一种农业用的喷洒范围可调节环保型施肥设备。该设备包括：承重框架，用于安装在飞行设备上；肥料箱，安装在承重框架上；分流离心盘，安装在承重框架上，并与肥料箱连通；流量控制阀，用于控制流量；动力装置，用于控制分流离心盘转动；多个喷洒装置，转动安装在分流离心盘底部，多个喷洒装置能够在离心作用下展开；识别仪，用于识别需要增加施肥量区域；控制器，用于控制流量控制阀、动力装置、识别仪和开关面板工作。本发明的装置可在飞行过程中调节施肥设备的喷洒范围和喷洒量，增加局部地区施肥量，无需频繁交替飞行设备的悬停与飞行状态，节约飞行设备动力能耗，利于环保。

Description

农业用的喷洒范围可调节环保型施肥设备

技术领域

本发明属于农业施肥设备技术领域，具体涉及一种农业用的喷洒范围可调节环保型施肥设备。

背景技术

施肥是农业活动的重要手段，根据施用肥料成分的不同，可起到保花、保果、保水、杀虫、除草等不同作用。根据肥料形态的不同，可将肥料分为固体肥、液体肥。根据施肥地点的不同，可将施肥设备分为地面施肥设备和空中施肥设备。其中，空中施肥设备是指利用无人机或者直升机等空中飞行设备搭载施肥装置进行施肥，施用范围广、面积大，对于地面高低不平的地区尤为适用。

适用于空中飞行设备搭载的施肥装置结果众多，各有优势，比如中国专利CN207720701U公开了一种能够提高喷洒均匀性的无人机，用于解决现有无人机在使用过程中由于旋翼产生的风压会影响喷洒均匀性的问题。其包括无人机本体，所述无人机本体包括旋翼和箱体，所述箱体的上端经旋翼头连接有旋翼，所述箱体内设置有药箱和泵体，所述泵体的一端与药箱连通，泵体的另一端连接有若干均布在箱体下端的雾化喷嘴，所述箱体的四个面上分别铰接有导流板，每一个导流板的下端连接有万向轮，所述导流板包括第一挡风板和第二挡风板，第二挡风板连接在第一挡风板的下端，第一挡风板和第二挡风板形成呈倒立漏斗状的导流板；箱体上安装有用于带动第一挡风板转动的转动装置。中国专利CN112173121A公开了一种能够在扩展喷洒面积的同时方便进行折叠收纳，不会干涉无人机的正常飞行和降落，且能够避免喷雾反灌到机体上，保证喷雾喷洒朝向的喷洒装置，转动套置于转动连接座的底部，转动电机置于转动连接座上，所述转动电机的电机轴和转动套相连接，连接器置于转动套上，进液管置于连接器上，且和连接器的内部相连通，固定端套置于连接器的底部，多个伞骨杆等角度的置于固定端套上，多个所述伞骨杆通过伞膜相连接，所述固定端套内置有连接管，所述连接管的一端和连接器的内部相连通，连接杆的一端垂直置于固定端套的底部。

在实际农业应用过程中，不仅仅是遇到上述肥料喷洒不均匀的情况，在一些土壤肥力分布不均匀或者作物长势不均匀的地区，会出现某些区域需要正常施肥量，某些局部需要增加肥料施用量的情形。这就需要施肥设备能够根据需求增加施肥量。现有技术的施肥设备增加施肥量大多是通过增大流量或者增大喷施频率或者增大喷施时间的方式。然而，对于空中施肥方式，施肥装置与地面之间距离大于地面喷灌装置，且空中设备喷头喷出肥料的喷洒范围有限，对于需要增加施肥量的区域面积大于喷洒范围的情形，需要频繁的交替悬停与飞行状态，这既不方便控制飞行设备，也会增加飞行设备动力能耗，不利于环保。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种农业用的喷洒范围可调节环保型施肥设备，可在飞行过程中调节施肥设备的喷洒范围和喷洒量，以达到增加局部地区施肥量的目的，无需频繁交替飞行设备的悬停与飞行状态，节约飞行设备动力能耗，利于环保。

本发明的目的是提供一种农业用的喷洒范围可调节环保型施肥设备，包括：

承重框架，用于安装在飞行设备上；

肥料箱，其安装在所述承重框架上，所述肥料箱上设有进料口和出料口，所述进料口处还设有封闭盖；

分流离心盘，其安装在所述承重框架上，并与肥料箱的出料口连通；

流量控制阀，其安装在分流离心盘顶部，用于控制流量；

动力装置，其安装在所述分流离心盘上，用于控制所述分流离心盘转动；

多个喷洒装置，其转动安装在所述分流离心盘底部，当分流离心盘转动时，多个所述喷洒装置能够在离心作用下展开；

识别仪，用于识别需要增加施肥量的土地区域；

控制器，其安装在承重框架上，所述控制器分别与所述流量控制阀、所述动力装置、所述识别仪和开关面板连接。

优选的，上述农业用的喷洒范围可调节环保型施肥设备，还包括顶部横架、中部横架和底部横架，三者从上到下依次设置在所述承重框架上，所述肥料箱安装在所述顶部横架与所述中部横架之间，所述分流离心盘安装在中部横架和底部横架之间，且所述分流离心盘顶部穿过所述中部横架、并与所述肥料箱的出料口连通。

优选的，上述农业用的喷洒范围可调节环保型施肥设备，所述底部横架内开设有贯通环，所述贯通环是一个空心区域，多个所述喷洒装置展开后仍能在其内部区域转动。

优选的，上述农业用的喷洒范围可调节环保型施肥设备，所述分流离心盘的纵截面为凸字形，围绕所述肥料箱的底部出料口设置有环形滑轨，所述分流离心盘的顶部滑动连接在所述环形滑轨上，且二者的连接处涂抹有密封物。

优选的，上述农业用的喷洒范围可调节环保型施肥设备，所述分流离心盘顶部开口处设有安装条，所述动力装置的输出轴安装在所述安装条上，所述动力装置的固定座安装在所述中部横架上。

优选的，上述农业用的喷洒范围可调节环保型施肥设备，所述喷洒装置包括水管和喷头，所述分流离心盘底部开设有多个出液孔，每个所述出液孔上均连通设置有一个水管的一端，所述水管的另一端安装有所述喷头。

优选的，上述农业用的喷洒范围可调节环保型施肥设备，还包括刚性支撑条，其沿所述水管身轴向铺设，所述刚性支撑条顶端与所述分流离心盘底部活动连接。

优选的，上述农业用的喷洒范围可调节环保型施肥设备，还包括能自适应调节流量的开关装置，所述开关装置包括：

封口件，所述刚性支撑条采用管状结构，所述封口件设于所述刚性支撑条内；

弹力件，设于所述刚性支撑条内，并连接在所述封口件和所述刚性支撑条内底壁之间，所述封口件在离心力作用下可将所述弹力件压缩；

贯通管，其安装在所述水管和所述刚性支撑条之间，并将二者连通，所述贯通管设置于所述流量控制阀的下游，所述刚性支撑条的顶部与所述水管位于所述流量控制阀上游处连通。

优选的，上述农业用的喷洒范围可调节环保型施肥设备，所述弹力件采用弹簧、弹力棉或者弹力气囊。

优选的，上述农业用的喷洒范围可调节环保型施肥设备，所述封口件为实心块。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明通过飞行设备来搭载施肥装置的飞行，通过操作开关面板向控制器发送施肥的工作指令，则控制器控制流量控制阀开启，肥料箱内的肥料流经分流离心盘和喷洒装置，并最终经喷头喷出，则实现了边飞行边施肥的功能。开关面板上设置有不同流量级别开关按钮，通过按下相应流量级别按钮来控制流量控制阀流量，进而控制了施肥量。为了增大施肥范围，每个所述分流离心盘上设置的喷洒装置数量至少为两个，为了防止喷洒装置展开后中心区域的施肥盲区，所述喷头的喷孔采用圆周放射状分布。在本发明的装置结构下，可在飞行设备飞行过程中调节施肥设备的喷洒范围和喷洒量，以达到增加局部地区施肥量的目的，无需频繁交替飞行设备的悬停与飞行状态，节约飞行设备动力能耗，利于环保。

2、本发明将GPS定位器或者NDVI测试仪安装在分流离心盘上，用于识别需要增加施肥量的土地区域，NDVI测试仪不需要根据经验值判断需要增加施肥量的区域，实现了自动化识别，测量结果更接近真实性，准确度更高，避免肥料误喷和肥料资源浪费现象。

3、本发明还设置了一种自适应调节流量的开关装置，包括弹力件、封口件和贯通管，动力装置控制喷洒装置展开后，在离心力的作用下，封口件对弹力件的压力增大，使弹力件压缩，则封口件与贯通管分离，使得贯通管打开，连通了刚性支撑条与水管，增大了从水管上喷头喷出的肥料量，实现了自动加液功能，无需控制器的控制，控制器只需要控制动力装置转动即可，减少控制器的工作负担，减少控制器死机概率，提高其使用寿命。

附图说明

图1为本发明实施例1农业用的喷洒范围可调节环保型施肥设备搭载在飞行设备上的结构示意图；

图2为本发明实施例1的分流离心盘与喷洒装置的连接示意图；

图3为本发明实施例1的喷洒装置展开后与底部横架的位置关系图；

图4为本发明实施例1的喷头结构示意图；

图5为本发明实施例1的工作原理图；

图6为本发明实施例2的分流离心盘顶部结构示意图；

图7为本发明实施例3的开关装置的工作原理图一；

图8为本发明实施例3的开关装置的工作原理图二。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案能予以实施，下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

实施例1

一种农业用的喷洒范围可调节环保型施肥设备，参见图1-5，包括承重框架1，承重框架1是立方体形状、圆柱形状或者不规则形状，承重框架1用于安装搭载在飞行设备10上，飞行设备10可以采用直升机或者无人机等载重飞行设备。承重框架1上以固定或者可拆卸的方式安装有肥料箱2，肥料箱2内用于放置待喷洒的肥料，优选的，肥料的形态为液态。肥料箱2的底部连通设置有分流离心盘3，为了方便肥料箱2的安装，承重框架1上从上到下依次设置有顶部横架11、中部横架12和底部横架13，肥料箱2通过焊接方式固定或者通过螺栓可拆卸安装在顶部横架11与中部横架12之间，肥料箱2上设有进料口和出料口；优选的，进料口设置在肥料箱2的顶部，出料口设置在肥料箱2的底部；进料口处还设有封闭盖。分流离心盘3安装在中部横架12和底部横架13之间，分流离心盘3为中空结构，其采用硬质材料制备，比如金属或者合金，分流离心盘3顶部穿过中部横架12、并与肥料箱2的出料口连通，且分流离心盘3顶部设有流量控制阀31，流量控制阀31用于控制流量，分流离心盘3上设置有能控制其转动的动力装置32，动力装置32为旋转电机或者角位移电机；优选的，动力装置32的固定座安装在中部横架12上，动力装置32的输出轴安装在分流离心盘3上；分流离心盘3底部转动设置有多个喷洒装置，当分流离心盘3转动时，多个喷洒装置能够在离心作用下展开，增大喷洒范围。

在本实施例中，参见图2和图3，底部横架13内开设有贯通环131，贯通环131是一个空心区域，喷洒装置展开后仍能在其内部转动，由于喷洒装置展开后是倾斜状态，所以喷洒装置展开后的运动轨迹是圆台形，为不影响喷洒装置的展开，喷洒装置展开后与贯通环131处于同一平面的区域的直径需要小于贯通环131的直径。

在本实施例中，喷洒装置包括水管4和喷头，分流离心盘3底部开设有多个出液孔，每个出液孔上均连通设置有一个水管4的一端，水管4的另一端安装有喷头。多个水管4展开后与贯通环131处于同一平面的区域的直径需要小于贯通环131的直径。为了增加喷洒装置的展开稳定性，水管4采用刚性管，刚性管与分流离心盘3之间通过波纹管连接；或者沿水管4管身轴向铺设有刚性支撑条41，刚性支撑条41可采用管状结构或者条状结构，其顶端通过万向轴或者其他转动装置与分流离心盘3底部连接，水管4通过卡子固定在刚性支撑条41上。动力装置32的动力越大，喷洒装置的转速越高，则喷洒装置的展开范围越大。

本实施例的农业用的喷洒范围可调节环保型施肥设备还包括控制器、开关面板和用于识别需要增加施肥量的土地区域的识别仪，控制器安装在承重框架1上，控制器采用现有技术的STM32F系列控制器，其体积小且价格便宜，控制器也可采用其他型号，识别仪采用GPS定位器；如果采用的飞行设备10是直升机，则开关面板采用与控制器有线连接的开关面板，如果采用的飞行设备10是无人机，则开关面板采用与控制器无线连接的遥控器。在本实施例中，控制器的PA1引脚与识别仪连接，PA2引脚与动力装置32连接，PA3引脚与流量控制阀31连接，VSS引脚连接有电源。

对于长期进行农作物种植的区域，哪些区域肥力差，容易肥力流失，哪些区域肥力好，不易肥力流失，是规律比较明显的，所以预先对肥力差的区域经纬度进行位置标记，并在控制器中写入这些区域的位置信息，当飞行设备10飞行过程中，通过其上搭载的识别仪来识别这些区域。

本实施例的施肥设备的工作原理如下：飞行设备10来搭载施肥装置的飞行，通过操作开关面板向控制器发送施肥的工作指令，则控制器控制流量控制阀31开启，肥料箱2内的肥料流经分流离心盘3和喷洒装置，并最终经喷头喷出，则实现了边飞行边施肥的功能，开关面板上设置有不同流量级别开关按钮，通过按下相应流量级别按钮来控制流量控制阀31流量，进而控制了施肥量。为了增大施肥范围，每个分流离心盘3上设置的喷洒装置数量至少为两个，比如2-4个。GPS定位器检测飞行位置，为了更加精准的检测施肥位置，将GPS定位器安装在分流离心盘3上；当GPS定位器检测到的位置信息为预先标定的需要增加肥力的区域，则控制器控制动力装置32工作，则动力装置32控制分流离心盘3旋转，并且使喷洒装置在离心作用下展开，增大喷洒面积，同时控制流量控制阀31的流量级别自动增加一级来增大流量，以补充喷洒面积增大而导致的肥料消耗量增加。为了防止喷洒装置展开后中心区域的施肥盲区，喷头的喷孔42采用圆周放射状分布，参见图4，即流量越大，液体的冲出速度越大，喷洒面积越大，流量越小，液体的冲出速度越小，喷洒面积越小。正常施肥过程中，飞行设备10的飞行轨迹为S形来回飞行，则正常喷洒量区基本为矩形分布，当达到需要增加肥力的区域，开启动力装置32后，该区域喷洒范围变成接近圆形，在飞行设备10的飞行轨迹为S形来回飞行过程中，接近圆形区域存在重合的部分，这些重合的部分为加大喷洒量区域，工作原理参见图5。因此，在本发明的装置结构下，可在飞行设备10飞行过程中调节施肥设备的喷洒范围和喷洒量，以达到增加局部地区施肥量的目的，无需频繁交替飞行设备的悬停与飞行状态，节约飞行设备动力能耗，利于环保。

实施例2

一种农业用的喷洒范围可调节环保型施肥设备，与实施例1的结构基本相同，区别在于，在本实施例中，为了体现动力装置32与分流离心盘3的衔接连贯性，将分流离心盘3设置成纵截面为凸字形的结构，分流离心盘3的顶部边缘充当环形滑条的作用，围绕肥料箱2的底部出料口设置有环形滑轨，分流离心盘3的顶部滑动连接在环形滑轨上，且分流离心盘3与肥料箱2的连接处涂抹有密封油，防止漏液，参照图6，分流离心盘3顶部开口处设有安装条33，动力装置32的输出轴安装在安装条33上。则从肥料箱2的底部留出的液体直接进入分流离心盘3内。

在本实施例中，识别仪为NDVI测试仪，NDVI又称归一化植被指数，其计算公式为NDVI＝(NIR-R)/(NIR+R)，NIR为近红外波段的反射值，R为红光波段的反射值；通过测试NDVI可反映植被生长状态和植被覆盖度。通常，肥力差的区域的植被生长状态差，植被覆盖度小于其他肥力充足区域，NDVI测试仪将其测试的数据反馈给控制器，控制器进行识别和计算，当其发现连续多个测试值均低于预先设置的能够反映植被普遍生长程度NDVI平均值，比如连续5s内测试的测试值均低于预先设置的NDVI平均值，则控制器判定该区域为需要增加施肥量的区域，控制器按照实施例1方式控制流量控制阀31和动力装置32工作，进而控制喷洒量和喷洒范围变化。在本实施例中，利用NDVI测试仪代替了GPS定位器的功能，不需要根据经验值判断需要增加施肥量的区域，实现了自动化识别，测量结果更接近真实性，准确度更高，避免肥料误喷和肥料资源浪费现象。还可以在控制器中预设不同级别的流量增加档位，控制器根据NDVI实际测量平均值与预设平均值的比较结果来确定流量增加档位，比如，当NDVI实际测量连续5s内的平均值比预设的能够反映植被普遍生长程度NDVI平均值小1倍，则流量增加档位为1档，该档位肥料的流量控制阀31流量比普通流量高1倍，当NDVI实际测量连续5s内的平均值比预设的能够反映植被普遍生长程度NDVI平均值小2倍，则流量增加档位为2档，该档位肥料的流量控制阀31流量比普通流量高2倍，如此，则更加智能化的调节了肥料施加量，实现肥料资源最优利用。

实施例3

一种农业用的喷洒范围可调节环保型施肥设备，与实施例1的结构基本相同，区别在于，本实施例还设置了一种自适应调节流量的开关装置，开关装置包括弹力件51、封口件5和贯通管52，弹力件51采用弹簧、弹力棉、弹力气囊或者其他可伸缩弹力结构，封口件5为配重作用，采用球形或者立方体的实心块，封口件5在离心力作用下可将弹力件51压缩。刚性支撑条41采用管状结构，水管4和刚性支撑条41之间设有贯通管52，贯通管52的一端与水管4连通，另一端与刚性支撑条41连通，贯通管52设置于流量控制阀31的下游，即肥料先流经流量控制阀31，然后再流经贯通管52，刚性支撑条41的顶部与水管4位于流量控制阀31上游处通过软管连通，即肥料可跨越流量控制阀31而进入刚性支撑条41内。弹力件51和封口件5均设于刚性支撑条41内，且弹力件51底部与封口件5顶部连接，封口件5底部与刚性支撑条41内底壁连接。当喷洒装置未展开时，则弹力件51处于自然状态，封口件5与弹力件51处于力的平衡状态，封口件5与刚性支撑条41内壁接触，并且将贯通管52封口，使刚性支撑条41内液体无法进入水管4内，与参照图7；动力装置32控制喷洒装置展开后，在离心力的作用下，封口件5对弹力件51的压力增大，使弹力件51压缩，则封口件5与贯通管52分离，参见图8，使得贯通管52打开，连通了刚性支撑条41与水管4，增大了从水管4上喷头喷出的肥料量，实现了自动加液功能，无需控制器的控制，控制器只需要控制动力装置转动即可，减少控制器的工作负担，减少控制器死机概率，提高其使用寿命。另外，动力装置32的动力越大，喷洒装置的转速越高，则封口件5对弹力件51的压力越大。

需要说明的是，本发明中未特别提及的部件连接关系均默认采用现有技术，由于其不涉及发明点，且为现有技术普遍应用，故不详述结构连接关系。

需要说明的是，本发明中涉及数值范围时，应理解为每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用，由于采用的步骤方法与实施例相同，为了防止赘述，本发明描述了优选的实施例。尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (4)

1.一种农业用的喷洒范围可调节环保型施肥设备，其特征在于，包括：

承重框架（1），用于安装在飞行设备（10）上；

肥料箱（2），其安装在所述承重框架（1）上，所述肥料箱（2）上设有进料口和出料口，所述进料口处还设有封闭盖；

分流离心盘（3），其安装在所述承重框架（1）上，并与肥料箱（2）的出料口连通；

流量控制阀（31），其安装在分流离心盘（3）顶部，用于控制流量；

动力装置（32），其安装在所述分流离心盘（3）上，用于控制所述分流离心盘（3）转动；

多个喷洒装置，其转动安装在所述分流离心盘（3）底部，当分流离心盘（3）转动时，多个所述喷洒装置能够在离心作用下展开；

识别仪，用于识别需要增加施肥量的土地区域；

控制器，其安装在承重框架（1）上，所述控制器分别与所述流量控制阀（31）、所述动力装置（32）、所述识别仪和开关面板连接；

还包括顶部横架（11）、中部横架（12）和底部横架（13），三者从上到下依次设置在所述承重框架（1）上，所述肥料箱（2）安装在所述顶部横架（11）与所述中部横架（12）之间，所述分流离心盘（3）安装在中部横架（12）和底部横架（13）之间，且所述分流离心盘（3）顶部穿过所述中部横架（12）、并与所述肥料箱（2）的出料口连通；

所述喷洒装置包括水管（4）和喷头，所述分流离心盘（3）底部开设有多个出液孔，每个所述出液孔上均连通设置有一个水管（4）的一端，所述水管（4）的另一端安装有所述喷头；

还包括刚性支撑条（41），其沿所述水管（4）管身轴向铺设，所述刚性支撑条（41）顶端与所述分流离心盘（3）底部活动连接；

还包括能自适应调节流量的开关装置，所述开关装置包括：

封口件（5），所述刚性支撑条（41）采用管状结构，所述封口件（5）设于所述刚性支撑条（41）内；

弹力件（51），连接在所述封口件（5）和所述刚性支撑条（41）内底壁之间，所述封口件（5）在离心力作用下可将所述弹力件（51）压缩；

贯通管（52），其安装在所述水管（4）和所述刚性支撑条（41）之间，并将二者连通，所述贯通管（52）设置于所述流量控制阀（31）的下游，所述刚性支撑条（41）的顶部与所述水管（4）位于所述流量控制阀（31）上游处连通；

所述弹力件（51）采用弹簧、弹力棉或者弹力气囊；

所述封口件（5）为实心块。

2.根据权利要求1所述的农业用的喷洒范围可调节环保型施肥设备，其特征在于，所述底部横架（13）内开设有贯通环（131），所述贯通环（131）是一个空心区域，多个所述喷洒装置展开后仍能在其内部区域转动。

3.根据权利要求1所述的农业用的喷洒范围可调节环保型施肥设备，其特征在于，所述分流离心盘（3）的纵截面为凸字形，围绕所述肥料箱（2）的底部出料口设置有环形滑轨，所述分流离心盘（3）的顶部滑动连接在所述环形滑轨上，且二者的连接处涂抹有密封物。

4.根据权利要求3所述的农业用的喷洒范围可调节环保型施肥设备，其特征在于，所述分流离心盘（3）顶部开口处设有安装条（33），所述动力装置（32）的输出轴安装在所述安装条（33）上，所述动力装置（32）的固定座安装在所述中部横架（12）上。